表面活性剂的基本作用与应用
表面活性剂影响界面现象分析
表面活性剂影响界面现象分析简介：表面活性剂是一类能够降低液体表面或界面张力的物质，广泛应用于日常生活和工业生产中。
在界面现象研究中，表面活性剂起到了重要的作用。
本文将探讨表面活性剂对界面现象的影响，并分析其原理和应用。
第一部分：表面活性剂的基本原理表面活性剂分为两种类型：阳离子表面活性剂和阴离子表面活性剂。
阳离子表面活性剂的分子在水溶液中具有正电荷，而阴离子表面活性剂的分子则带有负电荷。
这些表面活性剂分子可以在水中形成表面积大、有机物极性尾部和无机物极性头部的胶束结构。
第二部分：表面活性剂对界面现象的影响1. 降低表面张力：表面活性剂的作用之一是降低液体表面的张力。
当表面活性剂添加到液体中时，它们的分子聚集在液体表面，并形成一个分子薄膜，这个薄膜能够减少液体分子之间的吸引力，从而降低液体的表面张力。
2. 形成胶束结构：表面活性剂在溶液中能够形成胶束结构。
胶束是由表面活性剂分子聚集起来形成的微小粒子，其疏水性尾部聚集在胶束内部，而亲水性头部则暴露在胶束表面。
这种结构可以使胶束悬浮在溶液中，并且可以包裹住一些非极性或难溶于水的物质，以提高它们在水中的溶解度。
3. 影响界面张力：表面活性剂的存在可以改变液液界面或气液界面的张力。
在界面现象研究中，表面活性剂通过改变界面张力的大小和性质，影响了界面上的物理和化学过程。
例如，当表面活性剂存在于液液界面上时，它们可以减弱界面的张力，从而促进两相之间的质量传递和反应。
第三部分：表面活性剂的应用1. 清洁剂和洗涤剂：表面活性剂广泛应用于清洁剂和洗涤剂中。
它们能够降低液体的表面张力，使水更容易渗透到污渍中，提高清洁效果。
此外，表面活性剂还有助于分散和悬浮污渍颗粒，并起到乳化和去除油污的作用。
2. 乳化剂和分散剂：由于表面活性剂能够形成胶束结构，因此它们被广泛应用于乳液、乳胶和分散体系中。
表面活性剂可以稳定液滴或固体颗粒在液相中的分散状态，使它们不易聚集或沉降。
3. 药物传递系统：表面活性剂在药物传递系统中起到重要的作用。
药剂学第二章 表面活性剂
（二）表面活性剂与蛋白质的相互作用
离子型表面活性剂在酸性或碱性介质中都可能与 蛋白质结合。 蛋白质结合。 在碱性中，羧基解离， ①在碱性中，羧基解离， [蛋白质 -+[表面活性剂 +→电性结合； 蛋白质] 表面活性剂] 电性结合； 蛋白质 表面活性剂 在酸性中， 基解离， ②在酸性中，氨基解离， [蛋白质 ++[表面活性剂 -→电性结合。 蛋白质] 表面活性剂 表面活性剂] 电性结合。 蛋白质 蛋白质构象中的次级键(盐键 氢键、疏水键)+ 盐键、 蛋白质构象中的次级键 盐键、氢键、疏水键 表面活性剂→盐键、氢键、疏水键破坏→ 表面活性剂→盐键、氢键、疏水键破坏→ 蛋白质 内部变成无秩序的疏松状态→破坏螺旋结构→ 内部变成无秩序的疏松状态→破坏螺旋结构→ 蛋 白质变性。 白质变性。
二、表面活性剂的其他应用
（一）乳化剂
HLB值在 值在8-16的表面活性剂可作为 的表面活性剂可作为O/W型 值在 的表面活性剂可作为 型 乳化剂;HLB值在 值在3-8适用于 适用于W/O型乳化 乳化剂 值在 适用于 型乳化 剂。
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（二）润湿剂
能起润湿作用的表面活性剂叫润湿剂。 能起润湿作用的表面活性剂叫润湿剂。 润湿剂最适HLB值通常为 －9。 值通常为7－ 。 润湿剂最适 值通常为 常用的润湿剂有聚山梨酯类、 常用的润湿剂有聚山梨酯类、聚氧乙烯 脂肪醇醚类、聚氧乙烯蓖麻油类、 脂肪醇醚类、聚氧乙烯蓖麻油类、磷脂 伯洛沙姆。 类、伯洛沙姆。
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二、非离子表面活性剂
脂肪酸甘油酯 蔗糖脂肪酸酯 脂肪酸山梨坦（司盘、 脂肪酸山梨坦（司盘、Span ） 聚山梨酯（吐温、 聚山梨酯（吐温、Tween)
聚氧乙烯脂肪酸酯（卖泽、 聚氧乙烯脂肪酸酯（卖泽、Myrij） ） 聚氧乙烯脂肪醇醚（苄泽、 聚氧乙烯脂肪醇醚（苄泽、Brij） ） 聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物 泊洛沙姆、 聚氧丙烯共聚物（ 聚氧乙烯 聚氧丙烯共聚物（泊洛沙姆、Poloxamer） ） 名为普流罗尼克（ 商品 名为普流罗尼克（Pluronic） ）
表面活性剂的基本作用与应用
5 表面活性剂的基本作用与应用表面活性剂的分子由疏水基和亲水基组成。
依据“相似相亲”的原则，当表面活性剂分子进入水溶液后，表面活性剂的疏水基为了尽可能地减少与水的接触，有逃离水体相的趋势，但由于表面活性剂分子中亲水基的存在，又无法完全逃离水相，其平衡的结果是表面活性剂分子在溶液的表画上富集，即疏水基朝向空气，而亲水基插入水相。
当表面上表面活性剂分子的浓度达到一定值后，表面活性剂基本上是竖立紧密排列，形成一层界面膜，从而使水的表面张力降低，赋予表面活性剂润湿、渗透，乳化、分散、起泡、消泡、去污等作用。
由于表面活性剂疏水基的疏水作用，表面活性剂分子在水溶液中发生白聚，即疏水基链相互靠拢在一起形成内核，远离环境，而将亲水基朝外与水接触。
表面活性剂分子在水溶液中的自聚(或称白组装、自组)形成多种不同结构、形态和大小的聚集体(参见第4章)。
使表面活性剂具有增溶以及衍生出胶束催化、模板功能、模拟生物膜等多种特殊功能。
表面活性剂已广泛应用于日常生活、工农业生产及高新技术领域，是最重要的工业助剂之一，被誉为“工业味精”。
在许多行业中，表面活性剂起到画龙点睛的作用，只要很少量即可显著地改善物质表面(界面)的物理化学性质，改进生产工艺、降低消耗和提高产品质量。
根据应用领域的不同，表面活性剂分民用表面活性剂和工业用表面活性剂两大类。
民用表面活性剂主要是用作洗涤剂，如衣用、厨房用、餐具用、居室用、卫生间用、消毒用和硬表以以及个人卫生用品如香波，浴液和洗脸、洗手用的香皂、液体皂、块状洗涤剂等。
其次是用作各种化妆品的乳化剂。
工业用表面活性剂可以分成两大类。
一类是工业清洗，例如火车、船舶、交通工具的清洗，机器及零件的清洗，电子仪器的清洗，印刷设备的清洗，油贮罐、核污染物的清洗，锅炉、羽绒制品、食品的清洗等等。
根据被洗物品的性质及特点而有各种配方，借助表面活性剂的乳化、增溶、润湿，渗透、分散等作用和其他有机或无机助剂的助洗作用，并施以机械力搅动，达到去除油渍、锈迹、杀菌及保护表面层的目的。
表面活性剂在电镀中的应用
表面活性剂在电镀中的应用表面活性剂是金属表面处理技术领域的与材料之一，也是绝大多数电镀添加剂不可缺少的组成之一。
在电镀的整个工艺过程中，如镀前处理的化学脱脂、酸洗除锈、电解脱脂、基体活化到电镀中单金属、合金电镀用的添加剂、镀后处理的防镀层变色剂、镀层保护膜乃至电镀废水处理，几乎都用到表面活性剂。
在液体和空气的界面上，液体表面的分子受到液体分子内部的引力大于受到空气分子的引力，由此造成液体表面上的收缩作用叫做表面张力。
表面活性剂是一种在低浓度下能降低水和其他溶液体系的表面张力或界面张力的物质。
从分子结构上一定是有非极性的亲油性基和极性的亲水基两部分不所组成的化合物。
降低表面张力即是表面活性。
极大部分表面活性剂是水溶性的、油溶性的只占极少数。
一、表面活性剂的基本性质和作用表面活性剂分子结构中，能在水溶液中降低表面张力的那部分称为活性部分。
分子在水中离解后，活性部分呈各种离子状态或分子状态。
表面活性剂的活性部分是由亲水基团与憎水基团构成。
憎水基团通常含C8~C18的各种非极性碳-氢长链基团，它具有排水的作用，亲水基是极性基团（如羧酸盐、硫酸酯盐、磺酸盐、磷酸盐、有机胺盐、季铵盐、多元醇及聚氧乙烯长链等）他具有水分子相互吸引的作用。
表面活性剂分子的亲水基与憎水基是构成界面吸附层、分子定向排列等现象。
表面活性剂能起到润滑、分散、乳化、渗透、增溶、发泡及洗涤等作用。
表面活性剂在电镀工业中应用及其广泛。
利用其乳化、润滑及增溶作用来提高镀件的除油效率及除油质量；利用其在金属和溶液界面上的定向排列及吸附作用，来改善镀层的结晶组织、提高阴极极化从而降低镀层的分散能力；利用其润滑作用，可防止析出的氢气在镀件表面滞留，从而防止镀层出现麻点及针孔。
二、表面活性剂的分类根据表面活性剂的用途可分为：润湿剂、乳化剂、发泡剂、洗涤剂及增溶剂等等。
但最常见和最方便的方法是按离子的类型分类，根据表面活性剂溶于水时，凡能电离生成离子的叫做离子表面活性剂；凡不能电离生成离子的叫做非离子表面活性剂。
表面活性剂在溶液表界
降低表面张力
表面活性剂分子具有两亲性，一端亲水，另一端疏水，可以吸附在气-液或液-液 界面上，降低界面张力，使原本不溶的物质得以在表面活性剂的作用下形成乳浊 液或泡沫。
表面张力的大小反映了液体分子在界面上整齐排列的程度，表面张力越低，液体 分子在界面上排列越不整齐，越容易扩展，从而有助于物质的溶解和分散。
形成界面膜
01
当表面活性剂分子吸附在界面上 时，会形成一层分子膜，这层膜 具有稳定性，能够阻止液滴或泡 沫的合并和破裂。
02
在工业生产和日常生活中，利用 表面活性剂形成的界面膜可以起 到防腐蚀、防污、防水等作用， 例如涂层、涂料、润滑油等。
改变界面性质
表面活性剂分子在界面上的吸附可以 改变界面的物理性质，如表面黏度、 摩擦系数、光学性质等。
05
表面活性剂的发展趋势与 未来展望
高性能表面活性剂的研发
高分子表面活性剂
随着高分子化学的发展，高分子 表面活性剂的研发成为新的趋势， 其具有更好的界面活性、更低的 临界胶束浓度和更好的稳定性。
低温和高温表面活
性剂
针对不同温度环境下的应用需求， 研发低温和高温环境下仍能保持 良好性能的表面活性剂。
表面活性剂在溶液表界
目录 CONTENT
• 表面活性剂简介 • 表面活性剂在溶液表界的作用 • 表面活性剂在工业中的应用 • 表面活性剂对环境的影响 • 表面活性剂的发展趋势与未来展
望
01
表面活性剂简介
定义与分类
定义
表面活性剂是一种能够显著降低溶液 表面张力的物质，具有亲水基和疏水 基两部分组成的分子。
表面活性剂在油田开采中用于提高采油效率和降低采油成本。
详细描述
在油田开采过程中，表面活性剂可以用于增加采油量，提高采油效率。通过降低油水界面张力，表面活性剂能够 改善油藏的润湿性，提高原油的流动性，从而有助于提高采收率。此外，表面活性剂还可以用于油田污水处理和 酸化液制备等方面，降低采油成本。
表面活化剂结合剂
表面活化剂结合剂
表面活性剂结合剂通常指的是一类具有特殊分子结构的化合物，它们能在溶液中形成胶束并降低界面张力。
表面活性剂结合剂的相关信息具体如下：
1.基本概念：表面活性剂是能够改变液体表面张力或两种液体之间界面
张力的物质。
它们的分子结构通常包含亲水基团和疏水基团，这使得它们能在溶液的表面定向排列，从而产生各种作用。
2.分类：根据化学结构的不同，表面活性剂可分为离子型（包括阳离子
型、阴离子型）、非离子型、两性型、复配型等几大类。
3.作用机理：表面活性剂在溶液中的浓度达到临界胶束浓度（CMC）
时，其分子会自发缔合成为胶束，这些胶束可以包裹油脂或其他不溶于水的substances，从而形成稳定的乳化液。
4.应用功能：表面活性剂在工业和日常生活中有着广泛的应用，如洗
涤、乳化、分散、润湿、起泡、增溶等。
5.选择标准：在选择表面活性剂作为结合剂时，需要考虑其与所需结合
物质的相容性、CMC值、以及在特定应用中的性能表现。
总的来说，表面活性剂结合剂在许多领域都发挥着重要作用，从家庭用品到工业应用，其独特的性质使其成为不可或缺的成分之一。
表面活性剂的基本性质及作用
新型绿色表面活性剂的研究与开发
1
新型绿色表面活性剂是指具有环保、低毒、生物 可降解等优点的表面活性剂，如糖基表面活性剂、 磷脂表面活性剂等。
2
新型绿色表面活性剂的合成方法主要包括化学合 成和生物合成两种，其中生物合成方法具有环境 友好、生产成本低等优点。
3
新型绿色表面活性剂在应用过程中需注意其性能 与其他传统表面活性剂的差异，以及大规模生产 和应用的可行性问题。
选择合适的润湿剂需要考虑其润湿性能和稳定性，同时还需要考虑其与其他化学品的兼 容性。
起泡和消泡作用
起泡作用
表面活性剂能够降低液体的表面张力，使气体更容易在液体中形成气泡。在泡 沫灭火器、泡沫混凝土、泡沫清洗等领域中，起泡作用是表面活性剂的重要应 用之一。
消泡作用
在一些工业过程中，如纸浆制造、石油开采等，会产生大量的泡沫，影响生产 效率和产品质量。表面活性剂可以作为消泡剂，有效抑制泡沫的产生和稳定， 提高生产效率和产品质量。
详细描述
农药和医药中间体中的表面活性剂能够增加药物的溶解度，使其更好地分散在水中或穿透细胞膜，从而提高药物 的生物利用度和治疗效果。此外，表面活性剂还可以作为药物的载体，帮助药物在体内更好地分布和吸收。
05
词
磺化法是一种常用的表面活性剂合成方法， 通过将芳香族化合物与硫酸反应，引入磺酸 基团，从而制备出阴离子型表面活性剂。
总结词
化妆品中添加表面活性剂是为了提高产品的稳定性、润湿性和乳化效果。
详细描述
在化妆品中，表面活性剂可以作为乳化剂、润湿剂和分散剂，有助于将油性成分和水性成分混合在一 起，形成稳定且易于涂抹的质地。同时，表面活性剂还能帮助增加皮肤的水合作用，使皮肤更加柔软 光滑。
农药和医药中间体
表面活性剂
商品名为苄泽(Brij)，平平加O (Perogol O)是一类聚氧乙烯 蓖麻油化合物，HLB值在12－18间，具有较强的亲水性质， 常用作增溶剂及o/w型乳化剂
（四）聚氧乙烯－聚氧丙烯共聚物
又称泊洛沙姆(poloxamer)，商品名为普流罗尼克(pluronic)。 Poloxamer 188(Pluronic F68)作为一种水包油型乳化剂，是目前 用于静脉乳剂极少数合成乳化剂之一,用本品制备的乳剂能够耐 受热压灭菌和低温冰冻而不改变其物理稳定性。
制剂中存在多种组份时，对主药的增溶效果取决于各组份 与表面活性剂的相互作用。当多种组份与主药竞争
同一增溶位置或某一组分吸附或结合表面活性剂分子 而使主药的增溶量减小，若某些组份可扩大 胶束体积从而增加主药的增溶。
例如：苯甲酸增加羟苯甲酯在聚氧乙烯脂肪醇醚
溶液中的溶解，而二氯酚则减少其溶解
4、抑菌剂的增溶
本章重点
• 掌握表面活性剂的定义及结构特点 • 掌握表面活性剂的分类：阴离子表面活性剂，阳离
子表面活性剂，两性离子型表面活性剂，非离子型 表面活性剂 • 掌握表面活性剂的性质：胶束，HLB值，起昙，配 伍，应用 • 熟悉表面活性剂的生物学性质：对药物吸收的影响， 与蛋白质的相互作用，毒性，刺激性
第三节 表面活性剂的基本性质和应用
一、表面活性剂胶束
当表面活性剂在溶液表面的正吸附达到饱和时,如继 续增加表面活性剂的浓度,不能在表面定向排列的表面活 性剂分子则转入体相。这些过剩的表面活性剂分子依赖 范德华力聚集在一起形成亲油基团向内亲水基团向外在 水中稳定分布的胶束(micelle)。
表面活性剂分子缔合形成胶束的最低浓度称为临界 胶束浓度(CMC)。
洗衣液原理
洗衣液是一种用于清洁衣物的化学制剂。
它的基本原理是通过表面活性剂和其他化学物质的协同作用，去除衣物上的污渍和污垢，使衣物更干净、更柔软、更易于熨烫。
1.表面活性剂的作用表面活性剂是洗衣液中最重要的成分之一。
它们是一类化学物质，可以在水和油之间起到“桥梁”的作用。
在洗衣液中，表面活性剂的分子结构由亲水基团和疏水基团组成。
亲水基团喜欢水，疏水基团则喜欢油。
当洗衣液与水混合时，表面活性剂的亲水基团与水分子结合，形成水溶液。
而疏水基团则与衣物上的油污结合，将其从衣物表面分离出来。
2.增溶剂的作用洗衣液中还含有增溶剂，如乙二醇、丙二醇等。
增溶剂的作用是增加洗衣液对油污和其他难溶性物质的溶解能力。
这些物质可以促使洗衣液更好地渗透到衣物纤维中，将污渍分散并溶解在水中，从而更容易被清洗掉。
3.去污剂的作用洗衣液中还包含去污剂，例如酶类、氧化剂和螯合剂。
这些化学物质可以分解和去除衣物上的不同类型的污渍。
•酶类：洗衣液中的酶类能够分解蛋白质、淀粉和脂肪等污渍。
比如，淀粉酶能够分解淀粉，脂肪酶能够分解油脂，蛋白酶能够分解蛋白质。
通过酶类的作用，洗衣液可以更有效地去除各种类型的污渍。
•氧化剂：洗衣液中的氧化剂能够氧化和分解一些难以去除的污渍，如血渍、茶渍和咖啡渍。
氧化剂可以在洗涤过程中释放出氧气，使污渍分子断裂，并转化为易于清洗的物质。
•螯合剂：洗衣液中的螯合剂能够与金属离子结合，防止它们与水中的硬水离子结合形成沉淀。
这样可以防止硬水对衣物的污染，并使洗衣液更好地发挥清洁作用。
4.pH调节剂的作用洗衣液中还含有pH调节剂，用于调节洗涤液的酸碱度。
不同类型的衣物和污渍对酸碱度有不同的要求。
通过调节洗衣液的pH值，可以提高洗涤效果，并保护衣物纤维不受损。
5.香料和柔软剂的作用洗衣液中还会添加香料和柔软剂。
香料可以给衣物带来愉悦的气味，使衣物在洗涤后更加清新。
柔软剂则可以降低衣物纤维之间的摩擦，使衣物更柔软，并减少静电的产生。
表面活性剂的基本性质和应用 习题
去污剂 油/水乳化剂
润湿剂与 铺展剂 水/油乳化剂
大部分消泡剂
亲水亲油平衡值
非离子表面活性系的HLB值具有加和性
• 例如简单的二组分非离子表面活性剂体系的HLB 值可计算如下： HLBa×Wa+HLBb× ：上式不能用于混合离子型表面活性剂HLB值的计算
常用表面活性剂的HLB值可查表得到
亲水亲油平衡值
（二）HLB值的理论计算法 HLB基团数（group numble） 表面活性剂的HLB值看成是分子中各种结构基团贡献 的总和：
HLB=∑(亲水基团HLB数）－ ∑（亲油基团 HLB值）＋7
注：表面活性剂的一些常见基团及其HLB基团数查表 可得
三、表面活性剂的增溶作用
（一）胶束增溶
二 亲水亲油平衡值
（一）HLB值的概念
亲水亲油平衡值 ( hydrophile - lipophile balance , HLB ) 表面活性剂分子中亲水和亲油基团 对油或水的综合亲和力
亲水亲油平衡值
根据经验：
• 表面活性剂的HLB范围值限定在0~40 • 非离子表面活性剂的HLB值范围为0～20 • 完全由疏水碳氢基团组成的石蜡分子的HLB值为 0 • 完全由亲水性的氧乙烯基组成的聚氧乙烯的HLB 值为20 • 亲水性表面活性剂有较高的HLB值，亲油性表面 活性剂有较低的HLB值
在一定浓度范围的表面活性剂溶液中，胶束成球
形结构。 随着溶液中表面活性剂浓度增加（20%以上），胶 束转变成具有更高分子缔合数的棒状胶束，甚至六 角束状结构 表面活性剂浓度更大时，成为板状或层状结构 变化趋势：紊乱分布 液态 规整排列 液晶态
胶束的形态
（三） 临界胶束浓度测定
当表面活性剂的溶液浓度达到临界胶束浓度 时，除溶液的表面张力外，溶液的多种物理 性质，如摩尔电导、粘度、渗透压、密度、 光散射等发生急剧变化 或者说，溶液物理性质发生急剧变化时的浓 度即该表面活性剂的CMC，利用此特性，可 测定CMC值
表面活性剂在环境保护中的应用
表面活性剂在环境保护中的应用随着人类社会的不断发展，环境保护问题越来越受到人们的关注，表面活性剂作为一种广泛使用的化学物质，在环境保护中发挥着重要的作用。
本文将从介绍表面活性剂的基本特点、表面活性剂在环境污染治理中的应用以及表面活性剂的环境风险等角度，深入探讨表面活性剂在环境保护中的应用。
表面活性剂是一类具有亲水头和疏水尾的有机化合物，在水和油之间起到连接作用。
表面活性剂广泛应用于日常生产生活中，如洗涤剂、乳化剂、泡沫剂、润滑剂等。
其主要特点是能够使油水混合物分散为微小均匀的液滴，降低表面张力，增加水的溶解性，使油脂和污垢更容易被清洗掉。
但是，由于其化学性质的特殊性，表面活性剂在环境中具有一定的环境风险。
表面活性剂在环境污染治理中的应用1. 污水处理表面活性剂在污水处理中被广泛应用，其主要作用是通过降低油水混合物的表面张力，使得油水分离更加容易，从而提高污水处理的效率。
正因为表面活性剂能够提高污水处理的效率，所以目前在工业污水和生活污水处理中都得到了广泛的应用。
2. 海洋油污染治理海洋油污染是目前世界面临的最大环境问题之一。
表面活性剂在海洋油污染治理中被广泛应用，其主要作用是降低油水界面的表面张力，使得油水分离更加容易，同时能够降低油水混合物对海洋环境的污染程度。
3. 化学品清洗化学品清洗是一个广泛应用表面活性剂的领域，比如对于加工过程中产生的油脂和污垢，使用表面活性剂便能够快速有效的清洗掉。
同时，表面活性剂还有润滑作用，能够减少机器设备的磨损，提高效率。
表面活性剂的环境风险虽然表面活性剂可以帮助我们保护环境，但是它本身也会带来一定的环境风险。
表面活性剂释放到环境中后，会对水生生物产生毒性影响，还会降低环境中微生物的数量。
此外，表面活性剂还有生物积累效应，会在生物体内积累，对生物体造成损伤。
结论总的来说，表面活性剂在环境保护中有着重要的应用价值。
但是，我们也应该重视其环境风险，并采取科学合理的方法，确保表面活性剂在使用过程中对环境的影响最小化。
第二章表面活性剂(1)
四、表面活性剂的主要物理作用 :
表面活性剂的作用性能有：洗涤、润湿、乳化渗透、 分散、柔软、平滑、防水、防蚀，抗静电，杀菌和 消毒等 上述性能可加工成如下助剂：
洗涤剂、洗净剂、起泡剂、消泡剂、乳化剂、分散 剂、破乳剂、增溶剂、上光剂、消光剂、平滑剂、 止滑剂、柔软剂、固色剂、缓染剂、防水剂、阻燃 剂、抗静电剂、浮选剂、防锈剂、防蚀剂、杀菌剂 应用的工业部门有 : 纺织纤维工业、金属及机械工业、纸及纸浆工业医 药、香料和化妆品工业乳胶、涂料和颜料工业、农 药工业、皮革工业、食品工业、矿产工业、建筑工 业、油墨工业
CH3 R—N+CH2COO-
CH3
咪唑型衍生物:
N
N+- COO-
4、非离子型表面活性剂
聚氧乙烯型（聚乙二醇型、
醚型）:
R—O—(OCH2CH2)nH
多元醇型（酯型）: R—NHCH2CH2C 醚酯型 ： R—O—R'COOR'
CH2OH CH2OH
CH2OH
含氮型： RCONH-R'OH 糖苷:
• 天然油脂的组成变化较大
– 动物油与植物油，油与脂； – 多为混合物，但以某种为主 – 碳链长度不同 – 有的含有双键，易氧化变质
• 钠皂、钾皂、金属皂 • 硬水中钙镁离子的影响
多羧酸皂
• C3-C24的烯烃与顺丁二酸酐加热——烷 基琥珀 酸酐
• 用于润滑油添加剂、除锈剂 • 将一个羧基用丁醇或戊醇脂化生成新的
2.3 表面活性剂分类
油 （按亲水基带电性:亲水基团较亲油基团影响大）
基
亲水基
水溶性表面活性剂
油溶性表面活性剂
离子型表面活性剂
非离子表面活性剂
阴离子表面活性剂
表面活性剂的化学原理
表面活性剂的化学原理表面活性剂，又称为界面活性剂，是一类具有分子结构特殊的化合物，能够在两种不相溶的物质之间降低表面或界面张力，使其能够混合或分散的物质。
表面活性剂在日常生活和工业生产中起着重要作用，比如洗涤剂、乳化剂、分散剂等。
那么，表面活性剂的化学原理是什么呢？本文将从表面活性剂的结构特点、作用原理和应用领域等方面进行探讨。
一、表面活性剂的结构特点表面活性剂的分子结构通常由亲水性头基和疏水性尾基组成。
亲水性头基通常是含有羟基、羧基、胺基等带电离子的基团，能与水分子形成氢键或离子键，使其具有亲水性；而疏水性尾基通常是长链脂肪酸基团或芳香烃基团，能与油脂等疏水性物质相互作用，使其具有疏水性。
这种结构使得表面活性剂分子在水中形成胶束结构，头基朝向水相，尾基朝向油相，从而降低了界面张力，使两种不相容的物质能够混合。
二、表面活性剂的作用原理1. 降低表面张力：表面活性剂的主要作用是降低液体表面或界面的张力，使其能够与其他物质更好地混合。
表面活性剂分子在界面上形成吸附膜，使界面张力降低，从而促进液体的分散、乳化或泡沫化。
2. 分散作用：表面活性剂能够将固体颗粒或液滴分散在液体中，防止其重新聚集沉淀。
通过表面活性剂的作用，固体颗粒或液滴能够均匀分散在溶液中，提高了溶液的稳定性。
3. 乳化作用：表面活性剂能够将油脂等疏水性物质分散在水相中，形成乳液。
表面活性剂的疏水性尾基与油脂分子相互作用，使其分散在水相中，形成乳状液体。
4. 渗透作用：表面活性剂能够改变液体的表面性质，使其在固体表面上形成薄膜，改善润湿性能，促进液体的渗透和扩散。
三、表面活性剂的应用领域1. 洗涤剂：表面活性剂是洗涤剂的主要成分，能够降低水的表面张力，使污垢与衣物分离，并在水中形成乳液，起到清洁作用。
2. 乳化剂：表面活性剂能够将油脂等疏水性物质分散在水相中，形成乳液，广泛应用于食品工业、化妆品工业等领域。
3. 分散剂：表面活性剂能够将固体颗粒或液滴分散在溶液中，防止其沉淀或聚集，广泛应用于颜料、涂料、药物等领域。
表面活性剂及其应用
第一节 表面活性剂的概述
图1 荷叶上的水珠的表面张力作用现象
第一节 表面活性剂的概述
2.结构特征 R－ＣＨ２－ＣＨ２－ＣＯＯＮａ 亲油的非极性 基团(烃链) 长度不 少于8个 碳原子 亲水的极性 基团 羧酸磺酸 硫酸及其 盐或羟基 酰胺基等
双亲性分子结构
(4) 磷酸酯盐 通式R-OPO32－
硫酸化蓖麻油、 月桂醇硫酸钠、 十六烷基硫酸钠等 较稳定。主要 用作外用软膏 的乳化剂 渗透力强，去污力 阿洛索-OT、十二烷基 强，为优良洗涤剂 苯磺酸钠、甘胆酸钠等
第二节 表面活性剂的分类
2．阳离子表面活性剂 具有易吸附于一般固体表面及杀菌性两个特点
(1)伯胺盐 R-NH3＋ (2)季胺盐 CH3
第一节 表面活性剂的概述
一、表面活性剂的概念和结构特征 1．表面活性剂的概念 表面张力：一种使表面分子具有向内运动的趋势， 并使表面自动收缩至最小面积的力,现象见图1。 表面活性：使液体表面张力下降的性质。 表面活性物质：能使液体表面张力下降的物质。 表面活性剂：具有很强的表面活性、能够显著降低液 体表面张力的物质。
第三节 表面活性剂的性质
表面活性剂的基本性质
1．胶束与临界胶束浓度
2．亲水亲油平衡值（HLB值） 3．克氏点与昙点 4、表面活性剂的增溶作用
第三节 表面活性剂的性质
一、表面活性剂胶束
1．胶束的形成 胶束：在溶液内部多个表面活性剂分子的亲油基团互 相吸引，缔合在一起，形成亲油基团向内、亲水基团向外、 在水中稳定分散、大小在胶体粒子范围的集合体，称胶束。 2. 临界胶束浓度： 开始形成胶 束的最低浓度，称CMC。
O O
O O C R
表面活性剂的分类、特性及应用
表面活性剂的分类、特性及应用摘要表面活性剂是指具有固定的亲水亲油基团，在溶液的表面能定向排列，并能使表面张力显著下降的物质，其应用前景非常广阔。
本文简述了表面活性剂的分类、特性及表面活性性剂在生活、工业等各方面的应用。
关键词表面活性剂分类特性应用1 表面活性剂的分类及介绍表面活性剂的分类方法很多。
根据疏水基结构进行分类，分直链、支链、芳香链、含氟长链等；根据亲水基进行分类，分为羧酸盐、硫酸盐、季铵盐、PEO衍生物、内酯等；还有根据其水溶性、化学结构特征、原料来源等各种分类方法。
但是众多分类方法都有其局限性，很难将表面活性剂合适定位，并在概念内涵上不发生重叠。
人们一般都认为按照它的化学结构来分比较合适。
即当表面活性剂溶解于水后，根据是否生成离子及其电性，分为离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂。
按极性基团的解离性质分为：阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、两性离子表面活性剂、非离子表面活性剂。
1.1 阴离子表面活性剂表面活性剂的一类。
在水中解离后，生成憎水性阴离子。
如脂肪醇硫酸钠在水分子的包围下，即解离为ROSO2-O-和Na+两部分，带负电荷的ROSO2-O-，具有表面活性。
阴离子表面活性剂分为脂肪酸盐、硫酸酯盐、磺酸盐和磷酸酯盐四大类，具有较好的去污、发泡、分散、乳化、润湿等特性。
广泛用作洗涤剂、起泡剂、润湿剂、乳化剂和分散剂。
产量占表面活性剂的首位。
不可与阳离子表面活性剂一同使用，在水溶液中生成沉淀而失去效力。
1.2 阳离子表面活性剂该类表面活性剂起作用的部分是阳离子，因此称为阳性皂。
其分子结构主要部分是一个五价氮原子，所以也称为季铵化合物。
其特点是水溶性大，在酸性与碱性溶液中较稳定，具有良好的表面活性作用和杀菌作用。
常用品种有苯扎氯铵(洁尔灭)和苯扎溴铵(新洁尔灭)等。
1.3 两性离子表面活性剂这类表面活性剂的分子结构中同时具有正、负电荷基团，在不同pH值介质中可表现出阳离子或阴离子表面活性剂的性质。
10-表面活性剂
W/O型乳化剂： HLB值 3～6
O/W型乳化剂： HLB值 8 ～18
增溶剂：
HLB值 13～18
润湿剂：
HLB值 7～9
消泡剂：
HLB值 1～3
去污剂：
HLB值 13～16
3.表面活性剂混合后HLB值旳计算
非离子型表面活性剂旳HLB值具有加和性。
HLBa×Wa＋HLBb×Wb HLB混合 =
二、表面活性剂构造特征（亲水、亲油基团）
R-CH2-CH2
O C
ONa
表面活性剂在水中会怎样排列？
第十章 表面活性剂 第一节 概述
三、表面活性剂旳吸附性
1、表面活性剂旳正吸附 表面活性剂溶于水， 在浓度很低时，在水表面形成单分子层定向排列， 亲水基团朝向水而亲油基团朝向空气。使溶液旳 表面张力降到纯水下列。表面活性剂在溶液表面 层汇集旳现象称为正吸附，简称吸附。
芳基磺酸化物、烷基萘基磺酸化物。
特点：⑴渗透力强，起泡去污力好，粘度低，泡沫 易消失，优良洗涤剂。
⑵水溶性及耐酸、钙、镁盐比硫酸化物差，但 酸中不易水解
⑶二辛基琥珀酸磺酸钠（阿拉索-OT）、二己基 琥珀酸磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠为目前广泛应用 旳洗涤剂。甘胆酸钠、牛磺胆酸钠等胆酸盐亦属此 类，常作胃肠道脂肪旳乳化剂和单硬脂酸甘油酯旳 增溶剂。
⑸耐热压灭菌和低温冷冻。
第十章 表面活性剂
第三节表面活性剂旳基本性质
一、表面活性剂旳物理化学性质 ㈠表面活性剂旳胶束 1.临界胶束浓度 (CMC)：当表面活性剂旳正 吸附达饱和后，继续加入，其分子则转入溶液内 部，造成表面活性剂分子本身依赖范德华引力相 互汇集，形成亲油基团向内，亲水基团向外，在 水中稳定分散、大小在胶体粒子范围内旳缔合体 称为胶束或胶团。表面活性剂分子缔合形成胶束 旳最低浓度称为临界胶束浓度 。 在CMC时，溶液旳表面张面性剂
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4 无机电解质的影响
a.对于离子型表面活性剂，电解质的加入有利于增大增 溶于胶束内核的非极性有机物的增溶量。但是，由于反 离子使得胶束中表面活性剂离子端基间静电斥力减小， 栅栏层堆积密度增大，增溶于此区域的极性有机物的增 溶量将减小。
b.对于非离子型表面活性剂，电解质的加入常也可增大 胶束聚集数，提高非极性有机物的增溶能力。 不同无机离子对增溶能力的影响与对浊点影响顺序相同: K+>Na+>Li+;Ca2+>Al3+;SO42->Cl-
第一节 增溶作用 Solubilization
1.1 增溶作用的定义和特点
表面活性剂在水溶液中达到cmc后，一
s / 溶解度
些水不溶性或微溶性的油性物质在胶束
溶液中的溶解度可显著增加并形成透明 胶体溶液，这种作用即增溶作用。
关键 cmc
没有两相界面存在
如：苯水中溶解度仅0.09%， 是热力学稳定体系 在油酸钠水溶液中溶解度 为10%。 溶液的其他物理性质没有明显改变。
3.4.1 泡沫的形成及其稳定性
“泡”就是由液体薄膜包围着气体。
“泡沫”是气体分散于液体中的分散体系。
泡沫的稳定性与那些条件相关呢？
1 表面张力 2 界面膜的性质 3 表面张力的修复作用 4 表面电荷 5 泡内气体的扩散
3.4.2 表面活性剂的起泡和稳定作用
1 表面活性剂的起泡性
表面活性剂在外界作用下产生气泡的难易程度
2 提高液体的湿润能力
3.3.3 润湿剂
这种能使液体湿润或能加速固体表面湿润的表面活性剂 叫做湿润剂
亲水基位置
位于分子中间时湿润性能比较强 位于分子末端时去污能力比较强
1 分子结构
亲油基
有分支结构的湿润性和渗透性的较好 去污能力较差
2 性质
分子量
分子量小的的湿润性和渗透性的较好 分子量大的洗涤、分散、乳化能力较好
3.2.5 乳化和破乳的应用
农药生产、金属加工、沥青乳化
食品、化妆品
原油开采
第三节 润湿作用
润湿是固体表面的一种流体被另一种流体所取代的过程
接触角的示意图：
3.3.1 润湿过程
（1）粘湿
粘附功
(work of adhesion)
W Ga
' a
Ga ls g l g-s
第二节 乳化与破乳作用
一种或多种液体以微滴状分散到 另一种不相混溶的液体中所形成 分散相 (内相、不连续相) 分散介质 (外相、连续相)
的多相分散体系，称为乳状液。
这种形成乳状液的过程称为乳化。
水相 / 油相
增溶作用也不同于乳化作用。后者是在乳化剂(主要是表面活性剂)作 用下使一种液体以液珠状分散于与其不相混溶的液体介质中。乳化作用 形成的液液分散体系称为乳状液(EIT3t1}S1DI1，乳状液是热力学不稳定 体系，有自动聚结分层的趋势，其分散相与分散介质间有明显的界面。 尽管在胶束化作用的研究中有将胶束视为假相的模型，但这只是为了研 究方便，胶束与溶剂间无明显的相界面，也不会自发分离。
压蒸馏、溶液浓缩和机械洗涤过程中泡沫太多，要
加入适当的表面活性剂降低薄膜强度，消除气泡，
防止事故。
泡沫的稳定性与那些条件相关呢？
1 表面张力 2 界面膜的性质 3 表面张力的修复作用 4 表面电荷 1 降低局部表面张力
2 破坏界面膜的弹性 使其失去自动修复作用
3 降低膜黏度 4 固体颗粒
5 泡内气体的扩散
2 转相温度PIT法（Phase Inversion Temperature） 主要针对 非离子表面活性剂 浊点 Cloud Point 温度高低
3.2.4 乳化剂的破乳
有两相界面存在 是热力学不稳定体系
物理法 ：
离心法 电沉积法 超声波法 过滤法 化学法：破乳剂 顶替作用
湿润作用
絮凝作用
破坏界面膜
1.2 增溶作用的方式
胶束的结构特点 增溶位置
增溶物的性质
非极性类似于液态烃的内核
胶束的结构
（离子型、非离子型）表面 非极性有机物(如饱和烃) 长链极性有机物(如脂肪醇、酸等) 增溶物 短链极性有机物 易极化的含芳环化合物
栅栏（zhalan）
胶束内核 增溶位置 胶束内核/栅栏层（离子型） 胶束的栅栏层（非离子型） 胶束表面
c＞b ＞a ＞ d
1.3 影响增溶作用的主要因素
1 表面活性剂的化学结构和性 质 a. 非离子型＞阳离子型 ＞阴离子型 b. 长链＞ 短链 c. 直链型支链型或不饱和基 d. 疏水基含有极性基团 e. 表面活性剂浓度越大，增溶能力越强
2 被增溶物的化学结构
a.饱和烃和芳烃的增溶量随碳链增长而减小。
b.化妆品
利用其增溶性能对化妆水的香料、精油、药剂等进行 增溶。 化妆品一般为乙醇-水体系，当乙醇含量>70%时可对 香料、精油、药剂有很好的溶解性，但乙醇含量不能过 高（易燃、成本高、气味、对蛋白有变性能力、刺激 性），因此增溶作用在这方面起到了重要作用。 常用非离子表面活性剂：Tween、聚氧乙烯油醇醚。
a 在胶束内核的增溶
在胶束内部， 被增溶的物质 完全处于非极 性环境中。
非极性有机物的增溶 正庚烷、环己烷等饱和烃类
b 在胶束内核/栅栏层的增溶（离子型） 分子结构与表面活性剂类似 的长链极性有机化合物 形成混合胶束 形成栅栏结构
甚至拉入内部。
长链醇、胺、脂肪酸和某些染料
c 胶束的栅栏层的增溶（非离子型）
1.4 增溶作用的应用
a.洗涤剂
对油污(或水溶性污垢) 的增溶是洗涤过程中的重要 因素之一，因为将污垢增溶于胶束中使其不再在被清洗 物体表面沉积是达到洗涤效果的合理依据。 影响增溶作用的各种因素在调整洗涤剂配方和选择 适宜洗涤条件时都必须充分注意。 如：洗涤剂中加入无机盐可以有效地降低cmc和增 大胶束聚集数，从而提高增溶能力，有利于增强洗涤效 果。
消泡剂
1 降低局部表面张力
1 天然油脂、矿物油 2 固体颗粒 2 破坏界面膜的弹性 使其失去自动修复作用 3 降低膜黏度 4 固体颗粒
3 合成表面活性剂
3.4.4起泡和消泡的应用
3.4.4.1 起泡作用在灭火中的应用
燃烧的条件： 氧气 温度
如何灭火呢？
3.4.4.2 起泡作用在原油开采中的应用 钻 井 液
核心内容
钻井液的流变性能 钻井液处理剂
钻井液的造壁性
钻井液体系
2013-8-16
51
钻井液的主要作用（简图）
控制压力
携带、悬浮岩屑
传递水功率
形成泥饼
破岩、清岩
保护油气层
2013-8-16
52
钻井液功用类型组成
钻井液 —— 凡钻进中一切有助于从井眼产生和清除钻屑 的流体（液、气、液+气）。
广义完井液 —— 一切与产层接触的流体（各种盐水、
加压通气、搅拌
W外=ΔE=γA
2 表面活性剂的稳泡性 稳泡剂 天然化合物 高分子化合物 合成表面活性剂
肥皂，热水 在肥皂水里加入一小匙的砂糖或 少许的茶叶，放在阴暗处过夜后， 就会发现这种肥皂水吹出来的泡
泡颜色不但鲜艳，而且比较不容
易破裂。
第四节 发泡与消泡作用
在制糖、制药、微生物工程、发酵酿造工业以及减
3.2.1 乳状液的类型及形成
3.2.1.1 乳状液的类型和鉴别
1 水包油 O / W
2 油包水 W / O
3 套圈型
稀释法
染料法
电导法 滤纸湿润法
3.2.1.2 影响乳状液类型的主要因素
1 相体积（25.98%—74.02%） 2 乳化剂的分子结构和性质 3 乳化器的材质 4 两相的聚结速度
3.2.2 影响乳状液稳定性的因素
(2) 浸湿
浸湿功
(work of immersion)
Gi ls g-s
Wi Gi 0 能浸湿
(3)铺展
Gs l-s l-g s-g S Gs s-g l-s l-g
3.3.2 表面活性剂的润湿作用
这种借助表面活性剂来润湿物体的作用叫润湿作用 1 在固体表面发生定向吸附
优点： 1.因胶束体积很小便于控制反应热的释放，使反应 可在较低温度下进行 2.并可因催化剂溶于水相得以提高生产效率。
d.中草药液剂
中药口服液、注射液是以中药汤剂为基础的复方制 剂。由于中药的有效成分水溶性一般较差，中药制剂必 须要达到治疗所需的浓度，因此会呈混浊状。 加入各种天然、人工合成表面活性剂（磷脂、 Tween等）能对中药的有效成分增溶，使口服液和注射 液澄清透明、疗效增加、稳定性增加、便于吸收。 常用Tween-80。
第五章 表面活性剂的基本作用与应用
2013-8-16
表面活性剂
1
增溶作用 乳化作用 功能 润湿作用 起泡与消泡 洗涤作用 分散和絮凝 应用
肥皂、洗涤剂 化妆品
食品加工
石油、建筑 纺织工业 金属加工
第一节 增溶作用 第二节 乳化与破乳作用 第三节 润湿作用 第四节 发泡与消泡作用 第五节 洗涤和去污作用 第六节 分散和絮凝作用 第七节 表面活性剂的其他功能
阴离子型
非离子型
3.3.4 表面活性剂在润湿方面的应用
1 矿物的泡沫浮选
2 金属的防锈、缓蚀
3 织物的防水、防油处理
4 农药中的应用
3.4 起泡和消泡作用
打开啤洒、香槟瓶即有大量泡沫出 现等，液体泡沫。 面包、蛋糕等弹性大的物质以及 泡沫塑料、饼干等为固体泡沫。
人们Байду номын сангаас常所说的泡沫多指
液体泡沫 也是本节要讨论的主要内容。
以聚氧乙烯基为亲水基的
非离子表面活性剂